Интерференционно-поляризационный фильтр

Интерференционно-поляризационный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР, содержащий теплозащитный и интерференционный фильтры, ступень Эвенса, включающую два поляризатора и размещенные между ними три кристаллические пластины,термокомпенсированные управляемые широкоугольные ступени, каждая из кото рых включает управляемую широкоугольную ступень Лио, содержащую два поляризатора и размещенные между ними две фазовые пластины полволны, установленные с возможностью поворота вокруг оси фильтра, фазовую пластину четвертьволны и четыре кристаллических пластины, две из которых выполнены тёрмокомпенсирующими, о тличающийся тем, что, с целью увеличения диапазрна перестройки полосы пропускания фильтра между ступенью Эванса и термокомпенсированными управляемыми широкоугольными ступенями дополнительно введены управляемая ступень, включающая два поляризатора и размещенные между ними кристаллическую пластину, фазовую пластину п 3лволны, установленную с возможностью поворота вокруг оси фильтра, и фазовую пластину четвертьволны , а также по меньшей мере две управляемые широкоугольные ступени, | каждая из которых включает два по (О ляризатора и размещенные между ними две кристаллические пластины, одну фазовую пластину четвертьволны и две полуволны, одна из которых установлена с возможностью поворота вокруг оси фильтра, причем углы поворота фазовых пластин полволны в управляе1 1ых ступенях связаны соотношением: ot : О ,5 .ci : 0,25et: 0,125 Л: ю :о 0,0625(А : 0,03125 об : 0,.015625о(., где об - угол поворота фазовой пластины полволны в ступени с наибольшей волновой разностью хода.

СОО3 СОВЕТСНИХ

СА ВМЛ

РЕСПУБЛИН (1Ю (И) 3(Я) G 02 В 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, —

К АДТОРСКбМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3504254/18-10 (22) 25.10.82 (46) 23.12.83. Бюл. )) 47 (72) Т.A. Виноградова, В.В. Демидов, С.Б. Иоффе, Б.В. Кузнецов и В,И. Любимова (53) 535.345.675 (088.8) (56) 1. Скоморовский В.И., Иоффе С.Б.

Монохроматические фильтры для наблюдения Солнца, Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике

Солнца, вып. 52, 1980, с. 135.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3355445/18-10, кл. а 02 В 5/30, 1981 (прототип). (54 ) (57 ) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЪТР, содержащий теплозащитный и иитерференционный фильтры, ступень Эвенса, включающую два поляризатора и размещенные между ними три кристаллические пластины,термокомпенсированные управляемые широкоугольные ступени, каждая из кото- рых включает управляемую широкоугольную ступень Лио, содержащую два поляризатора и размещенные между ними две фазовые пластины полволны, установленные с возможностью поворота вокруг оси фильтра, фазовую пластину четвертьволны и четыре кристаллических пластины, две иэ которых выполнены термокомпенсирующими, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки полосы пропускания фильтра между ступенью Эванса и термокомпенсированными управляемыми широкоугольными ступенями дополнительно введены управляемая ступень, включающая два поляризатора и размещенные между ними кристаллическую пластину, фазовую пластину пблволны, установленную с возможностью поворота вокруг оси фильтра, и фазовую пластину четверть" волны, а также по меньшей мере две управляемые широкоугольные ступени, Я каждая из которых включает два поляризатора и размещенные между ними две кристаллические пластины, одну фазовую пластину четвертьволны и две полуволны, одна из которых установлена с возможностью поворота вок- р руг оси фильтра, причем углы поворота фазовых пластин полволны в уп, равляемых ступенях связаны cooTHQшением: pt.: 0,5.ac : 0,25 с6: 0,125 at: г 0,0625 о4 0,03125 с(, - 0,015625at., где ы, — угол поворота фазовой пластины полволны в ступени с наибольшей волновой разностью хода.

1062637

Изобретение относится к оптичес- кому приборостроению, в частности, к технике спектроскопии Солнца, и может быть использовано для комплексного исследования и прогнозирования солнечной активности в ин/ тересах радиосвязи, метеорологии; и др.

Известен интерференционно-поляриэационный фильтр, содержащий теп- 10 лоэащитный и интерференционный

Фильтры, ступень Эванса, включающую два поляризатора и размещенные между ними три кристаллические пластины, две широкоугольные ступени Эванса, каждая иэ которых включает два поляризатора и размещенные между ними четыре кристаллические пластины, и фазовую пластину полволны, а также управляемйе широкоугольные ступени

Лио, каждая из которых включает два поляризатора и размещенйые между ними две кристаллические пластины, одну

/ ! фаэовую пластину четвертьволны и одну полволны. Кроме того, фильтр вклю- 5 чает еще одну ступень Эванса и одну . широкоугольную ступень Лис, содержащую два поляризатора и размещенные между ними две кристаллические пластины, и фазовую пластину полволны.

Оптическая стопа склеена. Полоса пропускания такого Фильтра составляет 0Ä05 нм, центрированная на длину волны 656,28 нм. При этом в Фильтре реализована воэможность смещения полосы пропускания в пределах 35

+ 0,1 нм, которое осуществляется вращением внешних поляризаторов и втулки, содержащей две ступени фильтра с наибольшей волновой разностью хода j1) 40

Недостатком фильтра являетая необходимость вращения его внешних поляризаторов при перестройке полосы пропускания, что не позволяет использовать Фильтр для измеРения 45 поляризационных эффектов на Солнце.

Кроме того, положение полосы пропускания фильтра может смещаться в условиях высокогорья.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интерференционно-поляризационный фильтр, содержащий теплозащитный и .интерференционный фильтры, .ступень Эванса, включающую два поляризатора и размещенные между ними три кристаллические пластины, термокомпенсированные управляемые широноугольные ступени, каждая из которых включает управляемую широкоугольную ступень Лис, содержащую два поляризатора и раэ- 60 мещенные между ними две фазовые пластины полволны, установленные с возможностью поворота вокруг оси фильтра, фаэовую пластину четверть, волны и четыре кристаллических плас- 65 тины, две иэ которых выполнены термокомпенсирующими. Внутренние поверхности оптических деталей находятся на иммерсионном контакте.Оптическая стопа герметизируется.

Полоса пропускания фильтра составляет 0,05 нм при центрировке на длину 658,28 нм..При этом возможность смещения полосы пропускания в пределах 1 0,1 нм, осуществляется вращением фазовых полуволновых пластин в термокомпенсированных управляемых широкоугольных ступенях.с соотношением углов поворота о : 0,66 Ж

0,5 сС : 0,25 а где сб — угол поворота фазовой пластины полволны в ступени с наибольшей волновой разностью .хода (2 .

Недостатком известного фильтра является малый диапазон перестройки полосы пропускания.

Цель изобретения — увеличение

-диапазона перестройки полосы пропускания фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в интерференционно-поляриэационном фильтре, содержащем теплозащитный и интерференционный фильтры,ступень Эванса, включающую два поляри-. затора и размещенные между ними три кристаллические пластины, термоком.пенсированные управляемые широкоугЬльные ступени, каждая из которых включает управляемую широкоугольную ступень Лис, содержащую два поляризатора и размещенные между ними две фаэовые пластины полволны, установленные с возможностью поворота вокруг оси фильтра, фазовую пластину четвертьволны и четыре кристаллических пластины, две из которых выполнены термокомпенсирующими,между ступенью Эванса и термокомпенсированными управляемыми широкоугольными ступенями дополнительно введены управляемая ступень, включающая два поляризатора и размещенные между ними кристаллическуЮ пластину,фазовую пластину полволны, установленную с воэможностью поворота вокруг оси фильтра, и фаэовую пластину четвертьволны, а также по меньшей мере две управляемые широкоугольные ступени, каждая из которых включает два поляризатора и размещенные между ними две кристаллические пластины, одну фаэовую пластину четвертьволны и две полволны, одна из которых установлена с возможностью поворота вокруг оси фильтра, причем углы поворота фазовых пластин полволны в управляемых ступенях связаны соотношением: ю6: 05 а : 025 К .: 0125с

0,0625 с6: 0.,03125о6: 0,015625К, где s — угол поворота фазовой плас1062637 тины полволны в ступени с наибольшей волновой разностью хода.

На чертеже представлена оптикомеханическая схема фильтра (черточками показана ориентация оптических осей элементов).

Фильтр состоит иэ теплоэащитного фильтра 1, интерференционного фильт ра 2, после чего идут интерференционно-поляриэациониые ступени.

Первая ступень — ступень Эванса состоит иэ поляризатора 3, трех кристаллических пластин 4-6 и второго поляризатора 7. Вторая ступень— управляемая, состоит из поляризатора 7, поворотной фаэовой пластины 8 полволны, фазовой пластины 9 четвертьволны, кристаллической . пластины 10 и второго поляриза-. тора 11. Третья - управляемая широкоугольная ступень состоит иэ поляризатора 11, поворотной фазовой пластины 12 полволны, фазовой пластины 13 четвертьволны, кристаллической пластины 14, фазовой пластины 15 полволны, кристаллической пластины 16 и второго поляризатора 17. Четвертая — управляемая широкоугольная ступень .состоит из поляризатора 47, поворотной фаэовой пластины, 18 полволны, фаэовой плас тины 19 четвертьволнй, кристалли-.. ческой пластины 20 на подложке 21 из стекла, фазовой пластины 22 полволны, кристаллической пластины

23 на подложке 24 из стекла и второго поляризатора 25..Пятая — управляемая широкоугольная ступень состоит из поляризатора 25, поворотной фазовой пластины 26 полволны, фазовой пластины 27 четвертьволны, кристаллической пластины 28, фазовой пластины 29 полволны, кристаллической пластины 30 и второго поляризатора 31.Шестая — термокомпенсированная управляемая широкоугольная ступень состоит из управляемой широкоугольной ступени Лио, содержащей поляризатор 31, фаэовую пластину 32 полволны, установленную с воэможностью поворота вокруг оси фильтра, фазовую пластину 33 четвертьволны, термокомпенсирующую кристаллическую пластину 34, кристаллическую пластину 35, фазовую пластину 36 полволны, кристаллическую пластину 37, вторую термокомпенсирующую пластину 38 и второй поляризатор 39. Седьмая — термокомпенсированная управляемая широкоугольная ступень состоит иэ управляемой широкоугольной ступени Лио, содержащей поляризатор 39, фаэовую пластину 40 полволны, установленную с возможностью поворота вокруг оси фильтра, фаэовую пластину 41 четвертьволны, термокомпенсирующую кристаллическую пластину 42,кристал лическую пластину 43, фазовуи йластину .44 полволны, вторую кристаллическую пластину 45, термокомпенсирующую кристаллическую пластину 46 и второй поляризатор 47.Восьмая -, термокомпенсированная управляемая широкоугольная ступень состоит из управляемой широкоугольной ступени

Лис, содержащей поляризатор 47,фазовую пластину 48 полволны,установленную с воэможностью поворота вок-

10 руг оси фазовую пластину 49 четвертьволны, термокомпенсйрующую кристаллическую пластину 50,кристаллическую.пластину 51, фазовую пластину 52 полволны, вторую кристалли: ческую пластину 53, термокомпенсирующую кристаллическую пластину 54, пластину 55 и второй поляризатор 56.

Пластина 55 из стекла К8 — технологическая.

Ф

Привод поворотных пластин 8,12, 18,26,32,40 и 48 состоит из рукоятки 57, шкалы 58, цилиндрических колес 59-69 и семи, осей 70.

Теплозащитный светофильтр 1 представляет собой пластину из дигидрофосфата аммония (АДР), вырезанную перпендикулярно к оптической оси кристалла, толщиной 10 мм и пластины иэ КС-13 толщиной 2 мм. Интерференционный фильтр 2 используется в качестве фильтра предварительной монохроматизации и имеет следующие характеристики: длина волны максимума пропускания 656,28 нм, полуширина полосы пропускания 2 нм, пропускание 4 «a c = 60-70%, про40 пускание i «< 0,1% в нерабочей зоне 10 нм.

Ф

Каждая из фазовых пластин четвертьволны и полволны состоит иэ двух пластин кристаллического кварца толщиной около 2 мм, ориентированных между собой так, что вйосимые ими разности хода вычитаются.

Разность толщины пары, образующей:

50 пластину четвертьволиы, равна

18,2 мкм, а образующей.пластину полволны — 36,4 мкм. В качестве поляризаторов используются пленочные поляроиды.

Внутренние поверхности оптических деталей находятся .на июеерсианном контакте. Оптическая стопа гер-, метизируется. Рабочая температура фильтра 40ОС.

Материал, толщина и ориентация

® оптической оси кристаллических и фазовых пластин представлены в табл.1.

-1062637

Толщина, мм

Материал

Поэиция детали

° .

3,518

+45

То же

+45

0 - 28,12

+45

0 — + 56,25

-45

15

13,998

+45

0 — +112,5

0,0364

0,0182

1,440

О, 0364

«Ф45

21

Ь

Исландский шпат 1,440

+45

0 †. 225

0,0364

0,0182

То же

2,880

0,0364

2,800

0,0364

0 — 450

32 33

Кристаллический, 0,0182 кварц

7,015

+45

Исландский шпат 7,422

Кристаллический кварц

Кристаллический кварц

То же t

Исландский шпат

Кристаллический кварц

Кристаллический кварц

Исландский шлат

Кристаллический кварц

Исландский шпат

Кристаллический кварц

Дигидрофосфат калия

3,500

3,518

О, 0364

0,.0182

13,998

0,0364

0,0182

13,998

0,364

Таблица 1

Ориентация оптической оси, град

1062637 (г кристаллический, 0 0364 кварц

37

7,422

7,015

0 - 900

40

0,0364

0,0182

То же

2,742

Дигидрофосфат аэеюония

+45

Исландский шпат

12,226

0.,0364

-45

Кристаллический кварц

12,2?6

2,742

Исландский шпат

Дигидрофосфат аммония

Кристаллический кварц

0,0364

0 - 11800

То же

0,0182

5,484

Дигидрофосфат аввюния

+45

Исландский шпат

24,452

0,0364

-45

Кристаллический кварц

52 йсландский шпат

24,452

5,484

+45

54

Дигидрофосфат аммония

Продолжение табл, 2

31

55

56

Поворотиые фазовые.пластины 8, 12, 18, 26, 32, 40 и 48 полволны вклеены во внутренние колъца шарико подаипников. Их вращение осуществляется с помощъв насыпных подшип-.

И ников через редуктор рукояткой 57, 0

Исландский шпат

Дигидрофосфат калия

Кристаллический кварц

Ориентация поляроидов в интерференционно-цоляризационном филътре представлена в табл.2. Таблица 2

Продолжение табл.1

9 1062637 10 соединенной со шкалой 58. Шкала 58 служит для отсчета перемещения по-, лосы процускания фильтра no cne«epaaascwy диапазону. Ноль шкалы .58 соответствует центрировке полосы цропускания на длину волны 656,28 нм. 5

Перестройка полосы пропускания предлагаемого фильтра осуцествляется следующим образом.

Вращение от рукоятки - шкала .57-58 передается цилиндрическими 10 колесами 59-61 на оси 70 (семь штук): и через семь цилиндрических колес. .62 » на фазовые пластины 8,. 12, 18, 26, 32, .40"и 48.полволны. Вращение передается через редуктор 35 с цилиндрическими колесами 63-69 с передаточным отношением (на замедление) i 1s2. Крайние положения шкалы 58 соответствук т развороту пластин 8, 12, 18, 26, 32, 40 и 48 на углы - 28,12; й56,25;

+112,5; т 225, + 450, + 900 и+1800, соответственно. В результате такого разворота полоса пропускання фильтра будет перемещаться на + 1 нм от положения 3 656,28 нм.

Введение и предлагаемый фильтр дополнительных ступеней позволяет увеличить дйайазон перестройки поло. сы пропускання фильтра на порядок.

Это дает воэможность совместно с фильтровыми телескопами исследовать образования с разными лучевыми скоростями, с разными профилями, на раэных глубинах в атмосфере Солнца.

1062б37

Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эакаэ 10214/47

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель И. Остапенко

Редактор О. Юрковецкая " Техред С.Легеза Корректор И. Муска